2010年春硕士研究生机器学习试题
下列各题每个大题10分，共8道大题，卷面总分80分
注意：在给出算法时，非标准（自己设计的）部分应给出说明。特别是自己设置的参数及变量的意义要说明。
1.下面是一个例子集。其中，三个正例，一个反例。“P”为正例、“N”为反例。这些例子
。
其中：“产地”的值域为(Japan,USA)、“生产商”的值域为(Honda, Chrysler
)、“颜色”的值域为(Blue
,Red
)、“年代”的值域为(1980,1990
)。这里规定“假设”的形式为4个属性值约束的合取；每个约束可以为：一个特定值(比如J a p a n、Blue等)、?（表示接受任意值）和 （表示拒绝所有值）。例如，下面假设：
（J a p a n,?,R e d,?）
表示日本生产的、红色的汽车。
1）根据上述提供的训练样例和假设表示，手动执行候选消除算法。特别是要写出处理了每一个训练样例后变型空间的特殊和一般边界；
2）列出最后形成的变型空间中的所有假设。
2. 写出ID3算法。(要求：除标准ID3算法外，要加入“未知属性值”和“过适合”两种情况的处理)。
3. 给出一个求最小属性子集的算法。
4. 给定训练例子集如下表。依据给定的训练例子，使用朴素贝叶斯分类器进行分类。
给定类别未知例子<高度=矮，头发=红，眼睛=兰>，计算这个例子的类别。（计算类别时要
5. 给定线性函数n
n x w x w w x f +++= 110)(?及误差定义 ∑∈-=D
x x f x f E 2
))(?)((2
1
其中，i x 是例子x 的第i 个属性值，f(x)是目标函数，D 是训练例子集合。请给出一个算法，
这个算法能求出一组Wi 值，使得线性函数)(?x f
逼近目标函数f(x)（本题要求写出算法的步骤，算法步骤的详细程度要符合书中算法的标准）。
6. 给定例子集（如下表），要求：1）用平面图直观画出例子的分布；2）给出一种规则好坏
7. 简述题
1) 简述“机器发现”的三个定律；
2) KBANN 、EBNN 、FOCL 是分析学习和归纳学习结合的三个算法。简述这三个算法与单纯的
归纳学习方法相比，分别有什么区别或优点。
8. 关于模式定理
1) 分析“选择步”对群体遗传的影响：令m(s,t)是群体中模式s 在时间t （或第t 代）的
实例数量，f(h)是个体h 的适应度，)(t f 是时间t （或第t 代）群体中所有个体的平均
适应度，n 为群体中个体的总数量，),(?t s u
是时间t （或第t 代）群体中模式s 的实例的平均适应度。在“选择步”中，每个个体被选中的概率为Pr(h)（Pr(h)的计算见公式
(1)），如果共进行了n 次独立选择，请给出在第(t+1)代（即下一代）的群体中，模式s 的实例存在的期望数量E[m(s,t+1)]（要求给出分析过程）。 ∑
==
n
i i h f h f h 1
)
()
()Pr( (1)
2) 分析“变异步”对群体遗传的影响：令m(s,t)是群体中模式s 在时间t （或第t 代）的实例数量。设在模式s 中有R(s)个确定位，变异操作以概率Pm 选择一位并改变这位上的值。如果只考虑变异步对群体遗传的影响，请给出在第(t+1)代（即下一代）的群体
------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.
收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.
机器人机构学作业 1.Point out the differences between the open chain robot mechanism and the closed chain robot mechanism in structure characteristics, movement characteristics and forward/inverse kinematics. 答：1）开链机器人的机构特点：各杆循序构成单链相邻连杆间通过转动副或移动副连接的开链机器人。开链机器人的自由度数等于该机器人的关节数。 运动特点：机器人的关节空间Q有机器人的变量的所有可能值构成，这也是机器人的位型空间，这是因为给定了关节转角也就给定了机器人所有连 秩，则此位型为奇异位型，机器人的在这一位型的运动不确定。 运动学正解：运动学把所有的关节变量都看作是转角，当给定彝族关节转角θ∈Q，希望确定工具坐标系相对与基础坐标系的位型。运动学正解可 开链机器人的运动学正解映射可以通过将有各关节引起的刚体运动加以 这是相邻连杆的坐标系的相对表示的开链操作器运动学正解的一般公式。用各关节的运动由位于关节轴线 的运动旋量产生。将各关节加以组合， 此式称为机器人运动学正解的支书积公式。 移动的实际循序无关。 运动学逆解：给定工具坐标系所期望的位型，找出该位型的关节转角。
获得θ∈Q。该问题可能有多解、唯一解或无解。求解运动学逆解问题时，首先要将问题细分为几个子问题。每个子问题可能无解、有一个解或多个解，这与末端执行器的给定位置有关。如果该位型超出机器人的工作空间，那么肯定无解，且至少有一个子问题无解。当位型空间处于工作空间内，且有多组关节转角对应与末端执行器的同一个位置映射，此时出现多解。如果某个子问题有多解，那么整个求解过程应考虑每个解的情况。 2）闭链机器人的机构特点：它是一种在末端执行器与机器人基座之间有两个或多个分支运动链连接的机器人。相对于开链机器人而言，闭链机器人具有刚性大和便于布置驱动装置等优点。 运动特点：对于并联机构，如果在某一位型其机构方程降秩，则在该位型机器人是运动奇异的。在这种情况下，执行器就会失去在某个方向上瞬时运动的能力。这一点与串联机构奇异位型的描叙。然而在该位型，尚不能确定机构中那些关节是主动的，那些关节是被动的。如果并联机构的关节都是主动的，则仅存在所能发生的奇异性。如果并联机器人中仅有部分关节都是主动的，这样就会导致额外的奇异性，称之为驱动奇异性。 运动学正解：可以通过令每个分支运动链所确定的末端执行器的位置相等来描叙。假设机器人的第一个分支运动链（包括末端执行器）有n1个关节，第二个分支运动链（包括末端执行器）有n2个关节，则运动学正解可 机器人关节转角之间的约束，正是由于这些约束的存在，从而仅须确定关节变量的子集就能控制末端执行器的位置，而其余关节转角的变量的取值必须满足上式。由于关节变量受到上式的限制，并联机器人的关节空间就不是简单地象开链机构那样为各关节空间的笛卡儿积。相反，它是满足上式的子集 关节数和构件数做仔细分析。 运动学逆解：并联机器人的运动学逆解问题可以通过对联基座和末端执行器的各开链机构运动学逆解的处理来解决。
机械电子 一、 1、机械电子学的共性相关技术有六项，分别是 机器感知技术 ， 伺服驱动技术 ， 信息处理技术， 精密机械技术 自动控制技术 ， 系统总体技术 2、执行元件种类： 电动 、 液压 、 气压 3、精密机械技术主要实现机电一体化产品的 主功能 和 构造功能 4、机电一体化系统广泛使用 电传动方式 ，对于低速重负荷系统则采用 电液伺服传动系统 ，在某些自动线上则使用 气压传动 。 5、选用步进电机时应考虑的问题有 转矩与惯量的匹配条件 、 步距角的选择与精度 。 6、一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫 脉冲当量 7、设计过程被描述成一种映射过程。即通过选择适当的设计参数，将在功能域中的功能要求，映射到物理空间中的设计参数，这个映射过程需要遵循设计的两个基本公理，即 独立性公理 ， 信息公理 8、在串行通信中，一般通信速率越高，传输距离越 近 二、 1、步进电机具有哪些特点？ 答：步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响，只要干扰的大小未引起“丢步”现象就不影响其正常工作；步进电机步距角有误差，转子转过一定步数以后会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“0”，不会长期积累；易于直接与微机系统接口，构成开环位置伺服系统。 2、步进电机的选用应注意哪些问题？ 答：（1）转矩和惯量的匹配，为了使步进电机具有良好的起动能力及较快的响应速度，通常推荐 5 .0max ≤T T el 及 4 ≤m el J J 。 （2）步距角的选择和精度，因步距角的选择是由电脉冲当量等因素决定的，步进电机的步距角精度将会影响开环系统的精度。 3、同步带传动有哪些特点？ 答：同步带传动的特点与分类 1）传动比准确，同步带是啮合传动，工作时无滑动。 2）传动效率高，效率可达98%。与V 带相比，可节能10%以上。 3）传动平稳，能吸收振动，噪声小。 4）使用范围广，传动比可达10，且带轮直径比V 带小得多，也不需要 大的张紧力，结构紧凑。高速还达50m/s ，传递功率达300kW 。 5）维护保养方便，能在高温、灰尘、水及腐蚀介质的恶劣环境中工作，不需润滑。 6）安装要求高。要求二带轮轴线平行。同步带在与二带轮轴线垂直的平面内运
《机器人机构学》课程 一．教学内容 1． 机器人机构的组成，类型及特性参数。 2． 机器人机构研究的数学基础：齐次坐标，坐标变换，刚体运动的矩阵表示等。 3． 机器人机构运动学：末端执行器的描叙，D-H 变换矩阵，运动学正解，运动学逆解及其优化，微分运动，雅可比矩阵的建立等。 4． 机器人机构的工作空间分析。 5． 机器人机构轨迹规划：关节空间的轨迹规划和直角坐标空间的轨迹规划。 6． 机器人机构动力学：牛顿-欧拉方法，拉格朗日方程法。 二．参考书 1． 徐卫良，钱瑞明译。《机器人操作的数学导论》，机械工业出版社，1998 三．要求 1． 阅读上叙教学内容。 2． 在国内外刊物上查阅两篇与上叙内容相关的研究论文，精读后加以介绍。 3． 完成以下指定作业。 四．作业 1．简叙开链机器人机构与闭链机器人机构在机构特点，运动特点及运动正逆解方面的差异。 2． 若开链机器人的雅可比矩阵J 为方阵，其行列式∣J ∣=0的机构位姿。试分析奇异位姿的种类及对应的机构机构几何特性与运动特 性。 3． 3.运动参数关系及对应的机构位置设 T a a a a ] ,,[321=为三维矢量， ∧ a 是其对应的反对称矩阵，即 ∧ a = ???? ? 001 2 1323a a a a a a ----???? ? 。试证明 = ∧ ∧ ) +(I ) -(I 1 -αα??? ? ????? ? +--+---+-++---++2 3 2 22 1132211312 3 2 22 1321231312 322212 1) (2) (2)(21)(2)(2)(21113a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 5.空间绕两轴线旋转至给定距离：如图所示，已知是表示1ξ、2ξ交两轴位置的单位矢量，P 、q 为表示空间两点的单位矢量 P 、1q 、2q 为表示空间三个点的矢量。现将点P 先绕轴2ξ旋转，再绕轴1ξ旋转，使得P 点的最后位置q 至1q 的距离 为1ξ，至2q 点的距离为2ξ。试求1θ和2θ及有解的条件。 7． 对于图示4种三自由度开链机器人机构，若描叙K 点线速度与关节角速度关系的雅可比矩阵的行列式值为1，试分析此时的几何 运动参数关系及对应的机构位置。 五．解题 1． 解 1）开链机器人的机构特点：各杆循序构成单链相邻连杆间通过转动副或移动副连接的开链机器人。开链机器人的自由度数等 于该机器人的关节数 运动特点：机器人的关节空间Q 有机器人的变量的所有可能值构成，这也是机器人的位型空间，这是因为给定了关 节转角也就给定了机器人所有连杆的位置。对于转动副，关节变量用转角[)πθ2,0∈i 给出，对于移动副，用轴
《机械电子学》试题库答案 一、填空题 1、从功能上讲，机电一体化系统可以分为五大组成部分，即 机械结构 、 执行机构 、 驱动部件 、 信息检测部件 、 信息处理和控制单元 。 2、机械电子系统的特点是动力传动和逻辑功能互相分离、动力或能量传递的路是电源—伺服控制单元—机电换能器—执行机构 、信息传递的路是 计算机—接口—伺服控制单元 。 3、机电一体化系统广泛使用 电传动方式 ，对于低速重负荷系统则采用 电液伺服传动系统 ，在某些自动线上则使用 气压传动 。 4、所谓伺服机构是一种以 位移 为控制量的 闭环 控制系统。 5、数字IC 在机械电子装置中的作用，有 实现各种逻辑 、 实现信息的存储 、 实现数字量的运算 、 实现电路之间的参数匹配 、 提供基准波形 。 6、8.数字IC 的主要参数有 ON V 开关电压 、 O H V 输出高电压 、 OL V 输低电压 与 IH IL I I 和输入漏电流输入短路电流 、 与带负荷能力扇出系数O N 、 噪声容限和抗干扰能力 。 7、从功能上讲，机电一体化系统可分为五大组成部分：即机械结构、执行机构、驱动部件、信息检测部件、信息处理和控制单元。 8、所谓伺服机构是一种以位移为控制量的闭环控制系统。 9、接口的主要作用有：变换、放大、传递。 10、机电一体化系统对执行元件的基本要求是惯性小动力大、体积小重量轻、便于维修安装、易于微机控制。 11、机械电子学的共性相关技术有六项，分别是 机器感知技术，伺服驱动技术，信息处理技术，精密机械技术，自动控制技术，系统总体技术。 12、执行元件种类包括：电动、液压、气压。 13、机电一体化系统广泛使用电传动方式，对于低速重负荷系统则采用电液伺服传动系统，在某些自动线上则使用气压传动。 14、选用步进电机时应考虑的问题有转矩与惯量的匹配条件、步距角的选择与精度。 15、一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫脉冲当量。 16、设计过程被描述成一种映射过程。即通过选择适当的设计参数，将在功能域中的功能要求，映射到物理空间中的设计参数，这个映射过程需要遵循设计的两个基本公理，即独立性公理，信息公理。 17、在串行通信中，一般通信速率越高，传输距离越近。 18、微型计算机应用分为两大类： 检测控制类 、 数据处理类 。
1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电 一体化产品？ 答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用，不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么？ 答：机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？ 答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？ 数字传感器按结构可分成三种类型： 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm。此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者，按被测量的作甩点，又分作用在石英谐振器上的石英晶体谐振式数字传感器和作用在谐振器中储能元件上的带有
填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动
四种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。 23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作
………考………生………答………题………不………准………超………过………此………线……… 国家职业培训认证统一考试 机电一体化理论考试试卷
(中级Ｂ卷) 注意事项 1、请在试卷的标封处填写姓名、准考证号和培训单位。 2、请仔细阅读题目的要求后回答，保持卷面整洁，不要在标封区内填写无关内容。 3、考试时间为120分钟 １．三位四通电磁阀的常态位是（）。 A、中位； B、左位； C、右位； D、任意位置 2．图示回路可以实现活塞（）。 A、快速前进 B、慢速前进 C、快速后退 D、慢速后退 3．“M”形滑阀中位机能是（）。 4．气缸是将压缩空气的压力能转换成机械能的装置，它属于（）元件。 A、动力 B、辅助 C、控制 D、执行 5．气压传动系统中，冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器、过滤器、油雾器等，是( ) 元件。 A、动力 B、辅助 C、控制 D、执行 6．气动马动是将压缩空气的压力能转换成机械能的装置，它属于( )元件。 A、动力 B、辅助 C、控制 D、执行 7．符号表示（）。 A、溢流阀； B、气源三联件； C、减压阀； D、气源二联件 8．动控制回路中梭阀相当于实现（）门逻辑功能的阀。 A、与 B、非 C、或 D、与非 9．在调速回路中（）系统效率较高。
A、进口节流调速 B、容积调速 C、容积—节流调速 D、出口节流调速 10．排量一定的液压马达其转速决定于（）。 A、所带的转矩 B、输入压力 C、输入流量 D、外负载 11．空压机是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置，是（）元件。 A 、辅助B、执行C、动力 D、控制 12．液压油L-HM32中，L-HM表示（）。 A、普通液压油 B、抗磨液压油 C、低温液压油 D、汽轮机油 13．霍尔接近开关和干簧管开关能检测到（）。 A、金属物质 B、塑料 C、磁性物质 D、任何物质 14．一块数字式压力指示表，显示范围为0-99KPa，指示小数点后两位，则该表的分辨率为（）。 Ａ、１KPa Ｂ、0.1KPa Ｃ、0.01KPa Ｄ、0.001KPa 15．电桥实验中在进行测量之前要对电桥调平衡，这是属于（）测量方法。 A、直接测量 B、间接测量 C、偏差法 D、零位法 16．如图所示为某种仪器的输入输出特性曲线，则图中的表示（）。 A、灵敏度 B、灵敏限 C、分辨率 D、精度 17．仪表的精度等级是用仪表的（）来表示的。 A、相对误差 B、绝对误差 C、引用误差 D、随机误差 18．使用传感器与PLC配合检测金属工件、黑色塑料工件，需使用（）种传感器 A、1种 B、2种Ｃ、３种Ｄ、４种 19．如图所示，是一种进出检测装置。选用的是何种光电式传感器作为检测元件。（） A、漫反射式光电开关 B、镜反射式光电开光 C、对射式光电开关 D、槽式光电开关 20．电感式传感器只能检测（）。 A、金属物体 B、塑料物体 C、液体 D、木材 21．下图的连接方式是（）。 A、PNP型 B、NPN型 C、继电器输出型 D、不能确定
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军用机器人 1. 国内外研究状况和应用情况 历史上，高新技术大多首先出现在战场上，军用机器人更不例外。早在第二次世界大战期间，德国人就研制并使用了扫雷及反坦克用的遥控爆破车，美国则研制出了遥控飞行器，这些都是最早的机器人武器。随着科学技术的飞速发展，军用机器人的研制也倍受重视。二战以后，现代军用机器人的研究首先从美国开始，1966年，美国海军使用机器人“科沃”，潜至750m深的海底，成功地打捞起一枚失落的氢弹。之后，美、前苏联等国又先后研制出“军用航天机器人”、“危险环境工作机器人”、“无人驾驶侦察机”等。 机器人的战场应用也取得突破性进展。1969年，美国在越南战争中，首次使用机器人驾驶的列车，为运输纵队排险除障，获得巨大成功。自此以后，世界各军事大国开始竞相“征召”这种不畏危险恶劣环境、可连续工作、不避枪林弹雨、不食人间烟火的“超级战士”服役。 据外刊透露，前苏联、美、日、英等国，都制订了发展军用机器人的宏伟计划，仅美国列入研制计划的各类军用机器人就达100多种，前苏联也有30多种，有的已获得可喜成果。上世纪90年代，在接连不断的局部战争的推动下，军用机器人的发展产生了质的飞跃。在海湾、波黑及科索沃战场上，无人机大显身手；在海洋，机器人帮助人们清除水雷、探索海底的秘密；在地面，机器人为联合国维和部队排除爆炸物、扫除地雷；在宇宙空间，机器人成了考察火星的明星。 总之，随着新一代军用机器人自主化、智能化水平的提高并陆续走上战场，“机器人战争”时代已经不太遥远。美国《未来学家》杂志预测，到2020年，战场上的机器人数量将超过士兵的数量。一种高智能、多功能、反应快、灵活性好、效率高的机器人群体，将逐步接管某些军人的战斗岗位。机器人成建制、有组织地走上战斗第一线已不是什么神话，可以肯定，在未来军队的编制中，将会有“机器人部队”。尸横遍野、血流成河的战斗恐怖景象很可能随着机器人兵团的出现而成为历史。机器人大规模走上战争舞台，将带来军事科学的真正革命。
机电一体化系统设计试题 课程代码：02245 一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( ) A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人 2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ) A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变 3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( ) A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内、外双循环 D.内循环反向器式 4.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( ) A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 5.直流测速发电机输出的是与转速( ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。 A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于 7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( ) A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 8.右图称( ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 9.计算步进电动机转速的公式为( ) A. B.T sm cos C. D. 180°- 10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整 时间t s( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( ) A.+b B. C. D. 12.连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的( )使得它们同步协调到达目标点。 A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( ) A.(A+)2(+B) B.A2+2B C.(A+B)2(+) D.A2B+2 14.累计式定时器工作时有( ) A.1个条件 B.2个条件 C.3个条件 D.4个条件 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)
一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：__________，________________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________， __________ ，__________。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用___________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的 ______________________ ，使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是( ) A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统 C. 弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用( ) A. 单片机 B. 2051 C. PLC D. DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（）等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题（每小题2分，共10分) 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（ ） 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进 电机等。（） 3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（ ） 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（） 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、 电流、频率、波形和相数的变换。（ ） 1. 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。 2. 指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3. 某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将
中国石油大学（北京）远程教育学院 《机电一体化系统设计》期末复习题 第一章绪论 判断（A对，B错） 1.工业三要素是资金、人才、技术。 2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。 答案：B A 单选 1、机电一体化系统机械本体的功能是（） A执行机构B动力源C固定其它部件D主操作功能 2、下列哪一项是机电一体化的特性。 A装置的控制属于强电范畴B自动信息处理 C支撑技术是电工技术D以机械联结为主 3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（） A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置 答案：C B A 问答题 1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化产品设计的意义？ 1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制 2)对机器或机组系统工作程序的控制 3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构
4)节约材料 5)节能降耗 对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化；电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电产品体小、性优、价廉。 2、机电一体化系统的主功能组成是那些？ 物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、积蓄、记录） 3、机械电气化与机电一体化的区别 机械电气化 –很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动 –机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的 –装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（电磁学，输配电）机电一体化 产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录，自动信息处理，自动调节控制，自动诊断，自动保护 4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能？ 五个方面，各组成及功能分别是：机械本体(构造功能:固定其它部件)；执行机构(主操作功能)；驱动部件(动力功能)；传感部件(信息检测)；控制部分(信息处理及控制) 5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面？
第十三章工业机器人机构学 提要 介绍了工业机器人的组成原理、分类与工作性能特点。 研究了坐标变换与空间物体的位姿与位移的齐次坐标表达;研究了已知各个关节的相对运动时,如何确定工业机器人末端操作器的位姿；研究了已知目标对象的位姿时,如何确定工业机器人各个关节的相对运动量。 １3．1 概述 工业机器人是用来搬运材料、零件与工具,进行焊接与喷涂的可再编程的多功能机械手，通过调用不同的程序来完成预设的多种工作任务。
1３.2 工业机器人的组成 工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个系统是驱动系统、机构与结构系统、感觉系统、机器人与环境交互系统、人机交互系统和控制系统。 １.机器人的机构与结构系统 工业机器人的机械部分由三部分组成,即机身、手臂和末端操作器。机身可以是固定的,也可以是移动的。手臂进一步划分为上臂和下臂,上臂与机身形成肩关节，上臂与下臂形成肘关节,下臂与末端操作器形成碗关节，如图1３.3所示。
2. 机器人手部的机构与结构系统 1) 具有一个相对自由度的末端操作器 2) 具有多个自由度的末端操作器
1３．3工业机器人的分类与性能 1）直角坐标型 直角坐标型操作机如图1３．6所示，它有三个移动关节(PPP),可使末端操作器作三个方向的独立位移。 该种型式的工业机器人，定位精度较高,空间轨迹规划与求解相对较容易，计算机控制相对较简单。它的不足是空间尺寸较大，运动的灵活性相对较差，运动的速度相对较低。
２)圆柱坐标型 圆柱坐标型操作机如图１３.７所示,它有两个移动关节和一个转动关节(PPＲ)，末端操作器的安装轴线之位姿由(z，r,θ)坐标予以表示。该种型式的工业机器人，空间尺寸较小,工作范围较大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺点是末端操作器离z轴愈远,其切向线位移的分辨精度就愈低。 3) 球坐标型 球坐标型操作机如图1３.８所示,它有两个转动关节和一个移动关节(RＲP),末端操作器的安装轴线之位姿由(θ,φ, r)坐标予以表示。该种型式的工业机器人,空间尺寸较小,工作范围较大。
一、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 二、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 三、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。 四、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？ 机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定性。 五、机械一体化系统中伺服机构的作用是什么？ 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题。而更重要的是为了提高系统的伺服性能。为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。
目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。（无答案） (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷（一） (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (39) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (48) 机电一体化系统设计试题 (52) 一、填空题（每空1分，共20分） (53) 二、简答题（每题5分，共30分） (53) 三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (53) 四、综合分析题（共30分） (54) 机电一体化系统设计试题答案 (54) 一、填空题（每空1分，共20分） (54) 二、简答（每题5分，共30分） (55) 三、计算题（共20分） (55) 四、综合分析题（30分） (55)
机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（3） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（3） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（3） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（3） 7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√） （3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√） （4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、环境接口、信息接口。 7. 机电一体化系统按设计类型分为：开放性设计、变异性设计、适应性设计。 8. 机电一体化系统按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、 气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。 23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作方式决定的；为了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。24. 依据步进电机的工作原理，步进电机的驱动控制电路主要由：方向控制电路、环形分配电路、驱动放大电路等组成。 25. 机电一体化系统中，常用的微型计算机类型有：单片机控制系统、单板机控制系统、工业微型计算机控制系统三种。 26. 提高机电一体化控制系统工作可靠性的措施主要有：隔离技术、滤波技术和屏蔽技术。 27. 常用传感器主要分为模拟信号检测传感器、数字信号检测传感器、开关信号检测传感器三种形式。 28. 机电有机结合分析设计方法主要有稳态设计方法和动态设计方法两种。 29. 在机电一体化系统稳态设计的负载分析中，常见的典型负载形式有：惯性负载、外力负载、内力负载、弹性负载、摩擦负载等。 30. 在进行机械系统负载和转动惯量的等效中，遵循的基本原则是能量守恒定律 简述题 1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，含机械与电器，问这是不是机电一 体化产品？ 答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小围场合使用，不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作，小围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么？ 答：机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？ 答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？ 数字传感器按结构可分成三种类型： 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。例如，光栅当长1mm 有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm 。此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者，按被测量的作甩点，又分作用在石英谐振器上的石英晶体谐振式数字传感器和作用在谐振器中储能元件上的带有晶体谐振器的调频式数字传感器。按采用敏感元件的形式，又可分为简单的 )和差动的两种。 图2 频率式数字量传感器的结构方框图机电一体化复习题答案(不全)
机电一体化期末考试试题及答案
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